混合型碘系钙钛矿薄膜变温光致发光特性的研究

研究了阴离子和阳离子混合型碘系钙钛矿薄膜材料的结构、光学性质及光致发光温度特性.研究发现,阴离子混合型碘系钙钛矿(MAPb(BrxI1-x)3,MA+=CH3NH3^+)随着半径较小的Br离子的比例增加(x=0-0.1),薄膜择优取向生长更明显,其光学带隙从1.43 eV到1.48 eV线性增加.在光抽运下,随着工作温度从10 K升高到125 K,纯碘系钙钛矿(MAPbI3,即x=0)可见区光致发光(PL)的峰位轻微的红移;之后至350 K,发生蓝移.而Br-阴离子混合型钙钛矿薄膜的PL峰位只随温度升高持续蓝移.并且在不同工作温度下,Br-阴离子比例x与PL峰位呈现线性关系.对于纯碘系钙钛矿,其高温段激子结合能是37.5 meV;随着Br-的比例的增加,高温段激子结合能会先增大后减小.当x=0.0333,其薄膜PL半高宽随温度升高展宽幅度最小,具有更好的温度稳定性.通过进一步三重阳离子混合和阴离子调节,获得更加优良的混合型碘系耗钛矿(Cs0.05(FA0.85A0.15)0.95Pb(Br0.15I0.85)3,FA+=HC(NH2)2^+)薄膜,为进一步研制太阳能电池和发光器件奠定了实验基础.

蓝光发射钙钛矿薄膜的制备与光学特性

有机-无机钙钛矿薄膜作为有机发光二极管中的发光层,其本身的薄膜质量与热稳定性是影响其发光特性的主要因素。采用一步溶液法制备了蓝光发射MAPbClxBr3-x薄膜,并通过光学显微镜、吸收光谱、光致发光(PL)谱等分析手段研究了薄膜的成膜质量与不同Cl/Br摩尔比之间的关系,以及无机Cs离子掺杂对薄膜热稳定性与发光特性的影响。实验结果表明:随着Cl/Br摩尔比的增大,晶粒尺寸逐渐增大;Cs离子掺杂可以提高薄膜的覆盖度、光吸收强度、热稳定性及PL强度;通过调节Cl/Br摩尔比及Cs离子掺杂获得了室温下具有蓝色发光波长435 nm的Cs0.1MA0.9PbCl2.375Br0.625薄膜。MAPbClxBr3-x薄膜与Cs0.1MA0.9PbCl2.375Br0.625薄膜的发光机制主要为激子辐射复合。此外,Cs0.1MA0.9PbCl2.375Br0.625薄膜还存在Cs离子掺杂能级参与的辐射复合机制。